計算機(jī)操作系統(tǒng)習(xí)題課.pptVIP

操作系統(tǒng)習(xí)題課,王培崇,一、判斷題 1. 操作系統(tǒng)的所有程序都必須常駐內(nèi)存. 2. 進(jìn)程獲得處理機(jī)而運(yùn)行是通過申請而得到的. 3. 通過任何手段都無法實(shí)現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)資源之間的互換. （中斷等都可以） 4. 進(jìn)程控制塊中的所有信息必須常駐內(nèi)存. 5. 一旦出現(xiàn)死鎖, 所有進(jìn)程都不能運(yùn)行. (運(yùn)行不能結(jié)束) 6. 所有進(jìn)程都掛起時, 系統(tǒng)陷入死鎖. （掛起的意思是什么？） 7. 優(yōu)先數(shù)是進(jìn)程調(diào)度的重要依據(jù), 一旦確定不能改變. 8. 同一文件系統(tǒng)中不允許文件同名, 否則會引起混亂. 9. 用戶程序有時也可以在核心態(tài)下運(yùn)行. （只能在用戶態(tài)下） 10. 虛擬存儲系統(tǒng)可以在每一臺計算機(jī)上實(shí)現(xiàn). 11. 進(jìn)程在運(yùn)行中, 可以自行修改自己的進(jìn)程控制塊. 12. 進(jìn)程申請CPU得不到滿足時, 其狀態(tài)變?yōu)榈却龖B(tài). ,13. 在虛存系統(tǒng)中, 只要磁盤空間無限大, 作業(yè)就能擁有任意大的編址空間. 17. 大多數(shù)虛擬系統(tǒng)采用OPT(優(yōu)化)淘汰算法是因?yàn)樗_實(shí)可以得到最小的缺頁率. 19. 文件的索引表全部存放在文件控制塊中. 20. 打印機(jī)是一類典型的塊設(shè)備. 21. 當(dāng)一個進(jìn)程從等待態(tài)變成就緒態(tài), 則一定有一個進(jìn)程從就緒態(tài)變成運(yùn)行態(tài). 22. 執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時可以被中斷. 23. 在作業(yè)調(diào)度時, 采用最高響應(yīng)比優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法可以得到最短的作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間. 24. 在請求頁式存儲管理中, 頁面淘汰所花費(fèi)的時間不屬于系統(tǒng)開銷. 25. 進(jìn)程優(yōu)先數(shù)是進(jìn)程調(diào)度的重要依據(jù), 必須根據(jù)進(jìn)程運(yùn)行情況動態(tài)改變. 26. 流式文件是指無結(jié)構(gòu)的文件. 27. 參與死鎖的所有進(jìn)程都占有資源. (死鎖的某個進(jìn)程可能沒有拿到任何資源) 28. 頁式存儲管理中, 用戶應(yīng)將自己的程序劃分成若干相等的頁. （頁式由系統(tǒng)決定）,29. 引入當(dāng)前目錄是為了減少啟動磁盤的次數(shù). （當(dāng)前目錄可以放入內(nèi)存） 30. 文件目錄必須常駐內(nèi)存. （肯定不一定） 32. 在文件系統(tǒng)中, 打開文件是指創(chuàng)建一個文件控制塊. 33. 存儲保護(hù)的目的是限制內(nèi)存的分配. （是為了保護(hù)數(shù)據(jù)錯誤） 34. 原語和系統(tǒng)調(diào)用的主要區(qū)別在于兩者的實(shí)現(xiàn)方法不同. （系統(tǒng)調(diào)用能夠被中斷） 37. 在頁式虛擬存儲系統(tǒng)中, 頁面長度是根據(jù)程序長度動態(tài)地分配的. （固定的） 38. 如果信號量S的當(dāng)前值為-5, 則表示系統(tǒng)中共有5個等待進(jìn)程. （信號上的） 39. 磁盤上物理結(jié)構(gòu)為鏈接結(jié)構(gòu)的文件只能順序存取. 40. 系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)不一定是死鎖狀態(tài). （不安全意味著不能再分配資源） 41. 有m個進(jìn)程的操作系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖時, 死鎖進(jìn)程的個數(shù)為1km. 42. 進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由操作系統(tǒng)完成的, 對用戶是透明的. ,43. 優(yōu)先數(shù)是進(jìn)程調(diào)度的重要依據(jù), 優(yōu)先數(shù)大的進(jìn)程首先被調(diào)度運(yùn)行. （不一定） 44. 文件系統(tǒng)的主要目的是存儲系統(tǒng)文檔. 45. 對文件進(jìn)行讀寫前，要先打開文件. 46. 所謂最近最少使用（LRU）頁面調(diào)度算法是指將駐留在內(nèi)存中使用次數(shù)最少的頁面淘汰掉. 48. 參與死鎖的進(jìn)程至少有兩個已經(jīng)占有資源. （兩個占資源形成循環(huán)申請） 49. 在頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面長度固定并且是硬件的設(shè)計特性. 50. 不可搶占式動態(tài)優(yōu)先數(shù)法一定會引起進(jìn)程長時間得不到運(yùn)行. 52. 選擇通道主要用于連接低速設(shè)備. 55. 進(jìn)程間的互斥是一種特殊的同步關(guān)系. （互斥就是為了同步） 56. 所有進(jìn)程都進(jìn)入等待狀態(tài)時，系統(tǒng)陷入死鎖. （等待是因?yàn)橘Y源，不一定是死鎖） 57. 引入緩沖的主要目的是提高I/O設(shè)備的利用率. 59. 文件目錄一般存放在外存. (當(dāng)前目錄一般駐留內(nèi)存),二、計算題 1. 假設(shè)一個活動頭磁盤有200道, 編號從0-199. 當(dāng)前磁頭正在143道上服務(wù), 并且剛剛完成了125道的請求. 現(xiàn)有如下訪盤請求序列 (磁道號): 86, 147, 91, 177, 94, 150, 102, 175, 130 試給出采用下列算法后磁頭移動的順序和移動總量(總磁道數(shù)). (1). 先來先服務(wù)(FCFS)磁盤調(diào)度算法. (2). 最短尋道時間優(yōu)先(SSTF)磁盤調(diào)度算法. (3). 掃描法(SCAN)磁盤調(diào)度算法.(假設(shè)沿磁頭移動方向不再有訪問請求時, 磁頭沿相反方向移動.) 答案： （1）86，147，91，177，94，150，102，175，130 （2）當(dāng)前磁頭在143道上： 147，150，130，102，94，91，86，175，177 （3）當(dāng)前磁頭在143道上，并且剛剛完成125道的請求 147，150，175，177，130，102，94，91，86 計算移動總量略,2. 設(shè)系統(tǒng)中有三類資源A、B和C，又設(shè)系統(tǒng)中有5個進(jìn)程P1，P2，P3，P4和P5.在T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)如下： 最大需求量 已分配資源量 剩余資源量 A B C A B C A B C P1 8 6 4 1 2 1 2 1 1 P2 4 3 3 3 1 1 P3 10 1 3 4 1 3 P4 3 3 3 3 2 2 P5 5 4 6 1 1 3 (1) 系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如是，則給出進(jìn)程安全序列. (2) 如果進(jìn)程P5申請1個資源類A、1個資源類B和1個資源類C，能否實(shí)施分配？為什么？,答案：（1） 最大需求量 已分配資源量 剩余資源量 尚需要量 A B C A B C A B C A B C P1 8 6 4 1 2 1 2 1 1 7 4 3 P2 4 3 3 3 1 1 1 2 2 P3 10 1 3 4 1 3 6 0 0 P4 3 3 3 3 2 2 0 1 1 P5 5 4 6 1 1 3 4 3 3 系統(tǒng)是處于安全狀態(tài)，安全序列為：P4，P2，P1，P3，P5,（2）P5申請（1，1，1） 最大需求量 已分配資源量 剩余資源量 尚需要量 A B C A B C A B C A B C P1 8 6 4 1 2 1 1 0 0 7 4 3 P2 4 3 3 3 1 1 1 2 2 P3 10 1 3 4 1 3 6 0 0 P4 3 3 3 3 2 2 0 1 1 P5 5 4 6 2 2 4 3 2 2 不能實(shí)施分配，因?yàn)榉峙浜笳也坏桨踩蛄?，系統(tǒng)將處于不安全狀態(tài).,3、在一個兩道的批處理操作系統(tǒng)中，有6個作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，它們的進(jìn)入時刻、估計運(yùn)行時間和優(yōu)先級如下表所示. 作業(yè)號 進(jìn)入時刻 估計運(yùn)行時間 優(yōu)先級 JOB1 8：00 90分鐘 5 JOB2 8：10 30分鐘 6 JOB3 8：30 20分鐘 3 JOB4 8：50 15分鐘 8 JOB5 9：20 10分鐘 2 JOB6 9：40 5分鐘 4 （1）系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法，作業(yè)一旦被調(diào)度運(yùn)行就不再退出.但當(dāng)有新的作業(yè)投入運(yùn)行時，可以按照優(yōu)先級進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度. 試給出各個作業(yè)的運(yùn)行時間序列.（例如：JOB1：8：00-8：30，9：10-9：20，） （2）試計算出作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。,（1）各個作業(yè)的運(yùn)行時間序列為： JOB1 8：00-8：10， 8：40-10：00 JOB2 8：10-8：40 JOB3 10：05-10：25 JOB4 10：25-10：50 JOB5 10：50-11：00 JOB6 10：00-10：05 （2）根據(jù)公式計算（略）.,5 有四個進(jìn)程A、B、C、D 進(jìn)程A通過一個緩沖區(qū)不斷地向進(jìn)程B、C、D發(fā)送信息, A 每向緩沖區(qū)送入一個信息后, 必須等進(jìn)程B、C、D都取走后才可以發(fā)送下一個信息, B、C、D對A 送入的每一信息各取一次, 試用P、V操作實(shí)現(xiàn)它們之間的正確通訊. 答案： 初始值：Sab=Sac=Sad =0 /互斥讀寫； Sb=Sc=Sd=0;/讀取緩沖區(qū) A: Repeat /生產(chǎn)者 生產(chǎn)消息； P(Sab); P(Sac);,P(Sad); /在b,c,d各自的信號上進(jìn)行鎖定，避免b,c,d同時讀 向緩沖區(qū)送消息； V(Sb); V(Sc); V(Sd) /釋放b,c,d的通訊信號，允許他們讀取 Until False B: Repeat P(Sb); 從緩沖區(qū)取消息； V(Sab) Until False 其它可以參考B類似,6、有n+1個進(jìn)程p1, p2, .pn 和 Q: (1) p1,.pn通過同一個緩沖區(qū)各自不斷地向Q發(fā)送消息, Q不斷地取消息, 它必 須取走發(fā)來的每一個消息. 剛開始時緩沖區(qū)為空. 試用P、V操作正確實(shí)現(xiàn)之. (2) 若緩沖區(qū)個數(shù)增至k個, 試用P、V操作實(shí)現(xiàn)正確的通訊. 答：(1) n+1個進(jìn)程P1, P2, .,Pn 和 Q ，一個緩沖區(qū)。 Pi ( i=1,n): Repeat 生產(chǎn)消息； P(S1); 向緩沖區(qū)送消息； V(S2) Until False,Q: Repeat P(S2); 從緩沖區(qū)取消息； V(S1)； 處理消息； Until False 初始化： S1=1, S2=0,(2) k個緩沖區(qū)； 初始化： S1=k;S2=0;mutex=1; l=0;ll=0 Pi ( i=1,n): Repeat 生產(chǎn)消息； P(S1); P(mutex); 向BUFFERl中送消息； l:=(l+1) mod k; V(mutex); V(S2) Until False,Q: Repeat P(S2); P(mutex); 從BUFFERll取消息； ll:=(ll+1) mod k; V(mutex); V(S1) Until False 7. 為什么說P、V操作必須設(shè)計成原語(即同一信號量上的P、V操作必須互斥)? 答：略,8.一個并發(fā)系統(tǒng)中存在4個進(jìn)程，都需要5個資源，該系統(tǒng)不發(fā)生死鎖的最少資源數(shù)是多少個？ 解答： 保證其中1個進(jìn)程能夠順利執(zhí)行完，則應(yīng)該是5個資源； 其它剩余3個進(jìn)程能夠在第1個進(jìn)程執(zhí)行完畢，釋放資源之后運(yùn)行完畢，則他們應(yīng)該各自保持4個資源，即3*4=12個資源。 所以最少資源是5+12=17. 如果是16個，則可能會出現(xiàn)造成4個進(jìn)程都各自保持4個資源，成為死鎖狀況。,9.假定有一個分頁虛擬存儲系統(tǒng)，測得各相關(guān)成分的利用率是：cpu為20%，磁盤交換區(qū)為99.7%，其它I/O設(shè)備是5%,試問，如下那種措施可以改進(jìn)cpu的利用率，簡要說明理由。 （1）增加一個更快的cpu；（2）增加磁盤交換區(qū)的容量； （3）增加多道程序的度數(shù)；（4）減少多道程序的度數(shù)； （5）增加其它更快速度的I/O設(shè)備。 解答：在存儲分配的過程中，該系統(tǒng)顯然在分頁方面花費(fèi)了大量的時間，若減少多道程序的度數(shù)，則駐留進(jìn)程的缺頁中斷率會降低，且改進(jìn)了cpu的利用率。改進(jìn)性能的另外一個方法是獲得更多的物理存儲器或使用更加快速的磁盤交換區(qū)。所以，只有措施（4）可以提高cpu的利用率。,10、假設(shè)一個電影院最多可以容納100人看電影，觀眾進(jìn)入和離開電影院時，都必須在影院門口的一個刷卡機(jī)上刷卡登記（進(jìn)入或離開都需要）。假設(shè)每次只允許一個人刷卡進(jìn)行登記，請使用p、v原語寫出觀眾進(jìn)程的同步算法。 解答： 設(shè)讀者有任意個，但可以并行看電影的只能是100人，設(shè)信號量S可以代表空座位數(shù)，其值為100； 另設(shè)信號量mutex，代表刷卡登記這一共享臨界資源，初始值為1。,.觀眾進(jìn)程如下： Process Ri Begin L: P(S); P(mutex); 刷卡登記進(jìn)入，并置某座位為占用狀態(tài)； V(mutex); 在座位上坐下看電影； P(mutex); 刷卡登記離開，并置某座位空空閑狀態(tài)； V(mutex); V(S)； Goto L End.,11、有一個程序要將128*128的數(shù)組A置為初值“0”，假定頁面大小128個字，數(shù)組A中的元素每一行放在一個頁中，假定系統(tǒng)分給此進(jìn)程的物理塊只有1塊（m=1），開始第一頁在內(nèi)存，若程序如下編制： Var a:array 1128,1128 of integer For j:=1 to 128 do For i:=1 to 128 do Ai,j:=0; 請問，系統(tǒng)會產(chǎn)生多少次缺頁中斷，請改寫次程序，讓其缺頁中斷大大減少。 解： （1） 從程序可以看出，該程序是按照列的順序來存放數(shù)據(jù)的。由于只給一個頁面，而且每一行要放在一個頁面中，所以每次放一個數(shù)據(jù)，就會導(dǎo)致其頁面不在內(nèi)存，引起缺頁中斷。 所以會產(chǎn)生128*128-1次缺頁中斷。,2既然要減少缺頁中斷次數(shù)，考慮到存放數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，一行數(shù)據(jù)放在一個頁面里面，所以應(yīng)該按照行來存放數(shù)據(jù)。故程序應(yīng)該按照如下方式編寫： Var a:array 1128,1128 of integer For i:=1 to 128 do For j:=1 to 128 do Ai,j:=0; 總共產(chǎn)生128-1=127次缺頁中斷。,14、比較內(nèi)存分配機(jī)制和外存分配機(jī)制的異同。 答： （1）基本功能方面：內(nèi)存管理是內(nèi)存空間的分配、回收、內(nèi)存保護(hù)、對換、內(nèi)存擴(kuò)充等功能；外存分配基本功能是對外存空間的分配和回收。 （2）主要任務(wù)方面：內(nèi)存管理主要是為多道程序提供良好的運(yùn)行環(huán)境；外存主要是提供存儲空間； （3）分配方式：內(nèi)存分配主要是連續(xù)分配和離散分配；后者主要是離散方式分配； （4）分配算法：內(nèi)存分配主要是首次適應(yīng)、循環(huán)首次適應(yīng)等；或者使用段式、頁式等處理方法。外存分分配主要是利用文件分配表。 （5）分配單位不同。前者字節(jié)；后者是塊。,15、假定有如下四道作業(yè)，提交時間與運(yùn)行時間如下所示： 作業(yè)號 提交時間 運(yùn)行時間(小時) 1 8:00 2.0 2 8:50 0.5 3 9:00 0.1 4 9:50 0.2 假定采用單道程序設(shè)計技術(shù)，請給出系統(tǒng)分別采用FCFS，S